JP2000058344A - チョークコイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いインダクタンスと高い定格電流とを満足
させながら、小型でかつ低価格であるチョークコイルの
実現を課題とする。 【解決手段】 磁気飽和領域が高く磁気飽和し難い材料
によって構成されたのコア１と、磁気飽和領域は低いが
透磁率は大きい材料によって構成されたコア２と、コア
１とコア２の磁路を並列に並べてその上に巻き回された
コイル３とでチョークコイルを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チョークコイルに
関し、特にＤＣモータ駆動用のＤＣチョッパ回路に用い
られるチョークコイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＤＣモータ駆動用のＤＣチョッパ回路
は、電源電圧をパワートランジスタでオン・オフし、そ
のパワートランジスタの導通期間を変えることにより、
ＤＣモータに可変電圧を供給してＤＣモータの回転速度
制御を行う。図２にその基本回路を、図３に各部の電流
波形を示す。図２において、Ｅは直流電源、Ｔｒはパワ
ートランジスタ、Ｄはフライ・ホイール・ダイオード、
Ｃはチョークコイル、Ｍは直流モータ、ＴＧはタコゼネ
レータ、１１は速度検出回路、１２は速度設定回路、１
３は電流検出回路、１４はチョッパ制御回路、１５はベ
ースアンプ、１６は速度設定器である。

【０００３】タコゼネレータＴＧの出力から速度検出回
路１１は速度を検出し、速度設定回路１２は速度検出回
路１１出力と速度設定器１６の設定値との比較からチョ
ッパ制御回路１４に制御信号を出力する。一方、電流検
出回路１３は現在の負荷電流Ｉm を検出して制御信号を
チョッパ制御回路１４に送る。チョッパ制御回路１４は
負荷電流Ｉm を増加させたい場合は、パワートランジス
タＴｒをオンする時間を長くするように、パワートラン
ジスタＴｒのベース信号電流ＩB のオン時間を長くし、
負荷電流Ｉm を減少させたい場合は、ベース信号電流Ｉ
B のオン時間を短くする。

【０００４】パワートランジスタＴｒにベース信号電流
ＩB が加わっている期間はパワートランジスタＴｒはオ
ンし、出力電圧には電源電圧Ｖ0 が現れる。直流モータ
を流れる負荷電流Ｉm はコイルインダクタンスとＤＣモ
ータの特性によって決まる値で上昇する。一方、ベース
信号電流ＩB がオフにされ、パワートランジスタＴｒが
オフしている期間はチョークコイルおよびＤＣモータの
インダクタンスに蓄積されたエネルギーが、フライ・ホ
イール・ダイオードＤを通じて還流される。

【０００５】図３（ａ）はパワートランジスタＴｒに流
れる電流Ｉc を、図３（ｂ）はフライ・ホイール・ダイ
オードＤを還流する電流Ｉd を示している。直流モータ
を流れる電流は、このパワートランジスタＴｒに流れる
電流Ｉc とフライ・ホイール・ダイオードを還流する電
流Ｉd との合成された図３（ｃ）に示すような波形とな
る。

【０００６】このようなＤＣモータ駆動用ＤＣチョッパ
方式で使用されるチョークコイルの定格は最大駆動電流
と、負荷条件により変化するコイル端子間印加電圧と駆
動電流により決められる最低インダクタンスから決めら
れる。ＤＣモータ駆動用ＤＣチョッパ方式では、負荷と
なるＤＣモータが高負荷のときにチョークコイルに最大
駆動電流が流れるが、このときコイル端子間印加電圧は
低くなるので（ＤＣチョッパ部の入出力電位差が小さく
なるため）大きなインダクタンスは必要ない。大きなイ
ンダクタンスが必要となるのはコイル端子間印加電圧が
大きいときで、このときはＤＣモータが低負荷であるた
め駆動電流は小さい。

【０００７】チョークコイルのインダクタンスと定格電
流は一種類しか選べないのでなので、インダクタンス
（最大値）と定格電流（最大値）の両方とも同時に必要
ではないのだが、両方の規格を満たすチョークコイルを
選定する必要がある。このような条件を満たすために
は、寸法も大きくコストも高いチョークコイルを選定し
なければならない。通常のチョークコイルでは定格電流
をとるために巻線を太くすると巻数がとれずインダクタ
ンスが取り難い。また、流れる電流が大きくなっても磁
気飽和を起こさないようなコア寸法になっているため、
チョークコイルとしては小さな寸法に構成することが難
しいという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
ＤＣモータ駆動用のＤＣチョッパ回路に用いられるチョ
ークコイルには高いインダクタンスと高い定格電流が必
要とされており、必然的に巻線が太く、巻き数が多く、
そのために高価で大型の寸法のものとなってしまってい
た。

【０００９】本発明は、比較的簡単な方法でこの点を解
決して、高いインダクタンスと高い定格電流とを満足さ
せながら、小型でかつ低価格であるチョークコイルの実
現を課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明のチョークコイルコイルは、磁気飽和領域が
高く磁気飽和し難い材料によって構成された第１のコア
と、磁気飽和領域は低いが透磁率は大きい材料によって
構成された第２のコアと、前記第１のコアと前記第２の
コアの磁路を並列に並べてその上に巻き回されたコイル
とを具備してなることを特徴とする。

【００１１】また、空間開磁路を構成する第３のコア
と、閉磁路を構成する第４のコアと、前記第３のコアと
前記第４のコアの磁路を並列に並べてその上に巻き回さ
れたコイルとを具備してなることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるチョークコ
イルを添付図面を参照にして詳細に説明する。図１は、
ＤＣモータ駆動用ＤＣチョッパ方式で使用される本発明
のチョークコイルの一実施の形態のモデルの側面図であ
る。図１において、１は第１のコアであるコア１、２は
第２のコアであるコア２、３はコア１、コア２上に巻き
回したコイル、４は端子である。このチョークコイル
は、一般的に用いられるフェライト系コア１と、透磁率
が大きいコア２の２つのコアを磁気的に並列に設けて構
成する。

【００１３】ここで、コア１は開磁路の構成であり、コ
ア２は閉磁路を構成している。コイル３はコア１とコア
２にまたがって巻かれており、コイル３の端は端子４に
接続されている。コア２によるインダクタンスはコア１
によるインダクタンスよりも大きな値とする。チョーク
コイルのコイル３に流れる電流が小さいときは、コア１
はもちろん、コア２も磁気飽和を起こさないために、チ
ョークコイルの合成インダクタンスは大きな値が得られ
る。

【００１４】一方、ＤＣモータがの負荷が大きくなっ
て、チョークコイルに流れる電流が大きくなると、開磁
路であり（磁気抵抗が大きい）磁気飽和能力が高い材料
からなるコア１は磁気飽和を起こさないが、閉磁路のコ
ア２では磁気飽和を起こす。このため、このコア２のイ
ンダクタンスは空芯コイルの場合と同等のインダクタン
スとなって飽和前の値よりは十分小さな値となる。した
がって、このときチョークコイルの合成インダクタンス
は飽和前の値よりも小さな値となる。したがってこの結
果から、チョークコイルに流れる電流が大きくなると、
インダクタンス値は小さくなってしまうが、チョークコ
イルに流れる電流が小さいときには大きなインダクタン
ス値が得られるようなチョークコイルを実現することが
できる。これは、同一の定格電流を有し、軽負荷時のイ
ンダクタンスと同等のインダクタンスをもつ一般的なチ
ョークコイルと比較して、十分に小型で、かつ低コスト
なチョークコイルが得られることになる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の発明は、磁気飽和領域が高く磁気飽和し難い材料によ
って構成された第１のコアと、磁気飽和領域は低いが透
磁率は大きい材料によって構成された第２のコアと、前
記第１のコアと前記第２のコアの磁路を並列に並べてそ
の上に巻き回されたコイルとを具備することを特徴とす
る。これにより、チョークコイルに流れる電流が大きく
なると、第２のコアが磁気飽和してチョークコイルの合
成インダクタンスは小さな値となり、チョークコイルに
流れる電流が小さいときには第２のコアの飽和が解除さ
れてチョークコイルの合成インダクタンスは大きな値と
なり、高いインダクタンスと高い定格電流とを満足させ
ながら、小型でかつ低価格であるチョークコイルを実現
することができる。

【００１６】本発明の請求項２の発明は、空間開磁路を
構成する第３のコアと、閉磁路を構成する第４のコア
と、第３のコアと前記第４のコアの磁路を並列に並べて
その上に巻き回されたコイルとを具備することを特徴と
する。これにより、チョークコイルに流れる電流が大き
くなると、第４のコアが磁気飽和してチョークコイルの
合成インダクタンスは小さな値となり、チョークコイル
に流れる電流が小さいときには第４のコアの飽和が解除
されてチョークコイルの合成インダクタンスは大きな値
となり、高いインダクタンスと高い定格電流とを満足さ
せながら、小型でかつ低価格であるチョークコイルを実
現することができる。

【００１７】本発明の請求項３の発明は、第１のコアは
空間開磁路を構成し、前記第２のコアは閉磁路を構成す
ることを特徴とする。これにより、チョークコイルに流
れる電流が大きくなると、第２のコアは磁気飽和してチ
ョークコイルの合成インダクタンスは小さな値となり、
チョークコイルに流れる電流が小さいときには第２のコ
アの飽和が解除されてチョークコイルの合成インダクタ
ンスは大きな値となり、一層顕著に飽和現象が現れるの
で、高いインダクタンスと高い定格電流とを満足させな
がら、小型でかつ低価格であるチョークコイルを実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチョークコイルの一実施の形態のモデ
ルの側面図。

【図２】ＤＣモータ駆動用のＤＣチョッパ回路の基本回
路図。

【図３】図２に示すＤＣモータ駆動用のＤＣチョッパ回
路の各部の電流波形。

【符号の説明】

１…コア１、２…コア２、３…コイル、４…端子、Ｃ…
チョークコイル、Ｄ…フライ・ホイール・ダイオード、
１１…速度検出回路、１２…速度設定回路、１３…電流
検出回路、１４…チョッパ制御回路、１５…ベースアン
プ、１６…速度設定器、Ｅ…直流電源、Ｍ…直流モー
タ、ＴＧ…タコゼネレータ、Ｔｒ…パワートランジス
タ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気飽和領域が高く磁気飽和し難い材料
   によって構成された第１のコアと、 磁気飽和領域は低いが透磁率は大きい材料によって構成
   された第２のコアと、 前記第１のコアと前記第２のコアの磁路を並列に並べて
   その上に巻き回されたコイルとを具備することを特徴と
   するチョークコイル。
2. 【請求項２】 空間開磁路を構成する第３のコアと、 閉磁路を構成する第４のコアと、 前記第３のコアと前記第４のコアの磁路を並列に並べて
   その上に巻き回されたコイルとを具備することを特徴と
   するチョークコイル。
3. 【請求項３】 前記第１のコアは空間開磁路を構成し、
   前記第２のコアは閉磁路を構成することを特徴とする請
   求項１に記載のチョークコイル。